深海压力交变加速条件下改性石墨烯有机涂层的失效机制

采用可控的化学氧化法制备出功能化石墨烯,最终实现石墨烯与三乙烯四胺的接枝反应。结果表明:石墨烯经化学修饰后其片层结构更平滑舒展。添加改性石墨烯的涂层在致密性、附着力等方面的性能明显提高。化学改性通过提高石墨烯的分散性及其与环氧树脂基料的相容性,减少涂层的内部缺陷,涂层结构更加致密,有效阻挡了腐蚀介质的扩散。同时,与环氧树脂形成紧密结合的化学结合界面,延缓了交变压力对该界面的破坏作用,从而延长涂层在交变压力条件下的使役寿命。     

硅烷偶联剂改性磷酸锌对环氧涂层防腐性能的影响

采用硅烷偶联剂(KH560)对微纳米片状磷酸锌(SZP)表面进行有机改性制备硅烷偶联剂改性微纳米片状磷酸锌(KH560-SZP),并通过红外光谱(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM),电子能谱(EDS)等手段对KH560-SZP进行表征;采用电化学阻抗谱(EIS)、附着力测试、表面形貌观察等方法,研究了KH560-SZP在环氧涂层中分散性状态及KH560-SZP环氧涂层的防腐蚀性能。结果表明:经过改性后的磷酸锌表面覆盖一层固化交联的硅烷交联聚合物,能够在环氧树脂中高效分散,从而提高涂层的屏蔽性能和附着力,进而综合提高涂层防腐蚀性能。     

2-6二氨基吡啶改性氧化石墨烯复合涂层的制备及防腐性能*

石墨烯材料作为填料加入到聚合物涂层中可以有效提高涂层防腐性能。以提高 GO 分散性获取高防腐性能复合涂层为切入点,采用 2-6 二氨基吡啶为改性剂制备改性氧化石墨烯复合材料(BGO),分析改性温度、改性剂配比量对 BGO 制备及防腐性能影响。再将 BGO 添加到环氧树脂中制备改性氧化石墨烯复合涂层(BGO / EP),探究 BGO 添加量对复合涂层防腐性能的影响,并揭示涂层防腐机理。XRD、Raman、FT-IR、SEM、AFM、TEM 等系列表征结果表明 2-6 二氨基吡啶成功接枝到 GO 表面。当反应温度为 80 ℃,改性剂与 GO 配比量为 1∶5 时,对 GO 的改性效果最佳。电化学试验、盐雾试验和附着力试验结果证明,BGO 的添加对环氧树脂防腐性能有明显提升作用,且当添加量为 0.1 wt.%时效果最佳。在 3.5% NaCl 溶液中浸泡 10 d 后 BGO / EP 的涂层电阻仍达到 1.03 G?·cm² ,比纯环氧树脂涂层的 38.9 k?·cm²提高了 5 个数量级,比改性前的 GO / EP 复合涂层的 262 k?·cm²提高了 4 个数量级,防腐性能显著提高。研究成果可为进一步优化石墨烯基防腐涂层制备工艺,探究氨基改性氧化石墨烯复合材料在环氧树脂中的分散效果,挖掘其在涂层体系中的作用机理奠定基础。     

铝合金表面抗腐蚀薄膜的制备及性能研究

采用分子自组装方法在铝合金表面制备了3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)膜、KH550/氧化石墨烯(GO)复合薄膜。借助扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)表征了样品表面形貌和微结构,通过电化学工作站测试了样品腐蚀电位和腐蚀电流密度。结果表明:KH550的氨基(-NH2)与GO的羧基(-COOH)发生缩合反应,使KH550与GO成功接枝。KH550硅烷膜和KH550/GO复合薄膜与铝合金发生了化学反应,生成了Si-O-Al键,增加了薄膜粘附力;同时2种薄膜均有效提高了铝合金抗腐蚀性。     

低温固化AMT–GO/EP复合涂层的制备及防腐性能研究

目的 研究?10 ℃下固化的复合涂层在常温和低温环境下的防腐性能。方法 通过溶液共混法成功制备了2–氨基–5巯基–1,3,4噻二唑修饰的氧化石墨烯(AMT–GO),并将其作为填料添加到环氧树脂(EP)中,随后在?10 ℃环境下进行固化,形成AMT–GO/EP复合涂层。同时,制备纯环氧涂层(纯EP)和氧化石墨烯增强环氧涂层(GO/EP)作为对照。通过盐雾试验、低温–盐雾交替试验、附着力测试和吸水率测试等方法研究了低温固化涂层的防腐性能。结果 加入AMT–GO填料的环氧涂层在?10 ℃的环境下经过72 h后可良好固化,形成更致密的交联结构,在6 d的中性盐雾试验后仍具备良好的防腐性能。该涂层的吸水率(2.77%)约为纯环氧涂层(5%)的一半,其附着力(5.53 MPa)大于纯环氧涂层的附着力(4.01 MPa)。结论 AMT可以有效地改善氧化石墨烯在环氧涂层中的分散性,在环氧涂层中添加一定量的AMT–GO可以提高低温固化涂层的交联密度,有效阻碍了腐蚀介质的渗透过程,提高了涂层的防腐性能。另外,该涂层在低温–盐雾交替试验中仍保持十分优异的防腐性能。     

Service Performance Evaluation of Graphene Modified Heavy Anticorrosive Coating on the Surface of Transmission Tower under Harsh Marine Atmosphere Corrosive EnvironmentEI北大核心CSCD

目前国家电网输电铁塔普遍采用镀锌钢进行施工建设,钢材表面镀锌层可以抑制基体腐蚀,保障输电铁塔长期安全服役。但在沿海地区的苛刻海洋工业大气腐蚀环境中,输电铁塔表面镀锌层易发生快速腐蚀失效。研制一种低表面处理石墨烯改性重防腐涂料体系,包括低表面处理石墨烯防腐底漆、环氧石墨烯阻隔中间漆和聚氨酯耐候面漆。通过实验室性能测试、 环境考核试验和示范工程涂装,对其服役性能进行综合评价。结果表明：研制的石墨烯改性重防腐涂料具有良好的隔水性和低表面处理施工性能,复合涂层耐盐雾性能超过 5 000 h,耐循环老化 4 200 h 后漆膜完整。在国网宁波供电公司北坞 2321 线 10 级输电铁塔示范涂装 54 个月后,石墨烯改性重防腐涂层光泽度降低,漆膜变色 1 级,百格附着力在 0~1 级,拉拔附着力 8.56~11.37 MPa。根据室内模拟加速试验和实际工程服役性能测试结果,研制的石墨烯改性重防腐涂料对输电铁塔在苛刻海洋大气腐蚀环境下的综合防护寿命可达 10 年以上。研究了石墨烯改性重防腐涂料体系的实际服役性能,实现在苛刻海洋大气腐蚀环境中对输电铁塔的长效腐蚀防护,为电网设施的长期腐蚀防护提供可靠途径。     

环氧涂层/碳钢间的界面化学键合研究

在环氧树脂E-44上接枝酒石酸对其改性,改性后的环氧树脂用来改善环氧涂层/碳钢间的界面附着力.红外光谱测试证明,改性环氧与碳钢表面发生化学键合.拉伸试验表明,改性后环氧涂层在金属表面的附着力得到明显的提升.     

环氧防腐涂料在模拟海水干湿交替条件下的失效过程

用电化学阻抗谱(EIS)、附着力测试、Fourier红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了环氧防腐涂层在干湿交替及全浸泡环境下的失效过程。结果表明,干湿交替环境中环氧防腐涂层前期的防护效果较好,涂层后期失效快于全浸泡环境下的失效速率;环氧防腐涂层在干湿交替环境下失效的原因是由于涂层交替的吸水和失水过程使得涂层孔隙率增大,对涂层造成机械损坏,使得涂层内部及表面开裂,最终导致附着力降低,涂层大面积起泡失效。     

硅烷偶联剂KH550对正硅酸乙酯杂化涂层抗腐蚀性能的影响

利用电化学测试和扫描电镜(SEM)研究了硅烷偶联剂KH550对正硅酸乙酯(TEOS)杂化涂层的改性.结果表明:添加硅烷偶联剂能够明显提高TEOS杂化涂层的耐腐蚀性和降低涂层开裂倾向;经180℃热处理制备的KH550改性涂层性能最佳,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度约为2.701×10-9 A/cm2,较铝合金基体...     

PFOA/硅烷偶联剂分子自组装膜对环氧带锈涂层性能影响

使用全氟辛酸铵(PFOA)和KH550、KH560两种硅烷偶联剂的混合溶液对Q235钢表面进行预处理,明确PFOA/KH550、PFOA/KH560两种溶液在基材表面成膜,并对表面预处理钢进行接触角、CuSO_4点滴实验、极化曲线测试,然后在表面涂覆环氧涂料,通过对环氧涂层进行基本性能测试和电化学极化曲线实验,考察这两种表面处理剂在金属基材表面附着对环氧带锈涂层性能的影响。结果表明:经过PFOA/KH550和PFOA/KH560处理过的带锈表面的接触角分别增加了17.2%和11.7%,CuSO_4点滴实验的时间分别提高了64.7%和38.8%,腐蚀电流分别降低了93.5%和78.7%。不同环氧涂层的测试结果表明:PFOA/KH550混合溶液处理的带锈表面的环氧带锈涂层效果最好,各项性能明显提升,其中附着力和耐冲击强度分别提升14.3%和11%,腐蚀电流比原锈层表面涂层降低96.2%,耐盐水浸泡62 d无明显变化。     

自愈合微胶囊在电泳涂料中的应用

目的提高阴极电泳涂料漆膜在受到外力损伤时的自愈合能力。方法采用原位聚合法,以KH-550改性环氧树脂为囊芯,以密胺树脂添加脲醛树脂为囊壁,形成耐化学性好和粒径小的微胶囊,并加入到阴极电泳涂料中,从而增加漆膜在受到外力损伤后的自愈合能力。通过偏光显微镜、SEM对微胶囊的粒径和形貌进行了表征,通过铅笔硬度测试、附着力测试、粗糙度测试、耐盐雾试验,分别评价了电泳漆膜的硬度、附着力、粗糙度、漆膜耐蚀性。结果在阴极电泳涂料中加入微胶囊后,槽液性能指标未受影响,漆膜物理机械性能基本未受影响,粗糙度由0.174变为0.201,标准磷化板在1000 h的NSS后,划叉处明显要好于普通漆膜的防腐性。结论以KH-550改性环氧树脂为囊芯,以密胺树脂添加脲醛树脂为囊壁的微胶囊,加入阴极电泳涂料后,有效提高了漆膜在受到外力损伤后的自愈合能力。     

低表面能改性聚丙烯酸酯的合成及防污性能研究

目的制备环境友好型的海洋防污涂料,即低表面能海洋防污涂料。方法以含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(FMA)和含硅单体γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)为改性单体,以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,通过自由基共聚合制得氟硅改性的聚丙烯酸酯树脂层,采用傅里叶红外光谱和差示扫描量热法,分别对改性聚丙烯酸酯树脂的化学结构和热性能进行了分析表征。通过对改性聚丙烯酸酯树脂涂层的扫描电子电镜(SEM)分析、接触角测试、表面能计算、附着力测试、耐酸碱测试,防污性能测试等,探讨了FMA和KH570含量对树脂涂层性能的影响。结果当FMA、KH570的含量分别为15%、10%时,树脂涂层的接触角达到112.0°,表面能低至18.425 m J/m~2,附着力达到1级,具有良好的防污性能。结论氟单体和硅单体单独参与共聚改性均具有降低聚丙烯酸酯树脂表面能的作用,而氟单体和硅单体共同改性聚丙烯酸酯对树脂涂层表面能的降低更显著,可作为一种很有潜力的海洋低表面能防污涂料。     

氨基链修饰氧化石墨烯/环氧树脂界面性能的分子动力学模拟

目的对氨基链修饰氧化石墨烯与DGEBA/3,3′-DDS环氧树脂复合材料界面的形成过程和性能进行理论研究,为环氧树脂涂层的性能改性提供理论依据。方法利用Materials Studio 2019软件的Amorphous Cell模块建立了复合材料界面模型,采用分子动力学模拟方法对界面的结构、能量变化、界面处基团运动过程、界面处浓度分布和界面结合能进行计算,确立了表面氨基链修饰氧化石墨烯与环氧树脂复合材料界面的形成机制。结果复合材料界面的温度和能量经过初始模拟阶段(t<50 ps)后在小范围内震荡,体系处于动力学平衡状态。界面的形成过程经历了竖直方向的靠近运动、小范围内的震荡平衡和层间相互切向运动3个阶段,主要是氧化石墨烯表面的羧基和环氧树脂内部包含反应碳原子的分子链段之间相互作用。表面氨基链修饰氧化石墨烯浓度峰呈单一的峰,环氧树脂浓度峰含有多个峰值,界面厚度为0.82 nm。界面间的相互作用主要体现为氧化石墨烯表面官能团与环氧树脂分子间存在的范德华力,计算得界面作用能为27.596 kcal/mol。结论表面氨基链修饰氧化石墨烯表面羧基与环氧树脂间相互作用的强弱决定了界面性能的优劣,从而直接影响复合材料的力学性能。分子动力学模拟可作为环氧树脂涂层改性研究行之有效的方法,为改性增强剂的选择提供理论依据。     

绢云母和硅烷偶联剂KH550对聚氨酯/Al-Sm2O3复合涂层耐盐水性能的影响

目的提高聚氨酯(PU)/Al-Sm_2O_3复合涂层的耐盐水性能。方法以绢云母和硅烷偶联剂KH550改性PU/Al-Sm_2O_3复合涂层,系统研究改性前后涂层的微结构、红外发射率、近红外反射率及力学性能经盐水腐蚀后的变化规律,并对其成因进行分析探讨。结果经绢云母和KH550改性后的涂层与改性前的涂层相比,其微结构在腐蚀前后几乎保持不变,经盐水腐蚀相同时间时,改性涂层具有更低的1.06μm近红外反射率,更优异的力学性能。改性涂层经盐水腐蚀10 d后,其硬度、附着力和耐冲击强度仍可保持在3H、1级和50 kg×cm。结论绢云母和KH550改性可明显提高PU/Al-Sm_2O_3复合涂层的近红外低反射性能及力学性能对盐水腐蚀的稳定性。     

改性硅溶胶-苯丙乳液复合涂层的制备及性能

目的 以硅溶胶、苯丙乳液为主要原材料,制备高性能有机-无机复合涂层,并为其应用提供一定价值的参考.方法 采用KH550、KH560以及KH570等3种硅烷偶联剂依次对硅溶胶进行接枝改性,选用改性效果较好的硅溶胶,制备改性硅溶胶添加量为0％、35％、70％、105％(相对于苯丙乳液的质量百分比)的4种涂层.用傅里叶变换红外光谱仪、马尔文Zeta电位仪以及扫描电子显微镜对硅溶胶的改性效果进行表征,用多功能材料表面性能试验仪等涂层力学测试仪、紫外/可见/近红外分光光度计、扫描电子显微镜分别对4种涂层的力学性能、隔热节能性能及微观形貌进行表征.结果 KH560对碱性硅溶胶的接枝改性效果最优.向苯丙乳液中添加一定量的改性硅溶胶可以显著提升涂层性能.当改性硅溶胶添加量为苯丙乳液质量的70％时,涂层综合性能提升最高,此时涂层太阳光反射比为0.683,近红外反射比为0.624,附着力为3.85 MPa,1000圈磨损后的质量损失率为53％,抗拉强度为5.4 MPa,但断裂伸长率降低较为明显,仅为49.8％.结论 KH560更适合对碱性硅溶胶进行接枝改性.添加KH560改性硅溶胶后,苯丙乳液涂层的力学性能、隔热节能性能得到了显著提升.实际使用时,建议改性硅溶胶添加量为苯丙乳液质量的70％.     

SiO2 对镁合金阴极电泳涂层耐磨性的影响

目的提高镁合金有机涂层的耐磨性能。方法用KH450硅烷改性Si O2粉体,并充分分散于电泳漆中。用KH460硅烷预处理镁合金表面,并阴极电泳复合涂层。通过铅笔硬度测试、摩擦磨损实验、画圈附着力测试、NMP(N甲基吡咯烷酮)试验和Machu试验,分别评价阴极电泳涂层的硬度、耐磨性能、附着力、抗NMP溶胀性能和耐蚀性,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果在镁合金用KH460预处理的前提下,添加Si O2粉体使涂层硬度由4H上升为5H,同时也提高了涂层的耐蚀性,并且涂层的附着力保持为1级,抗NMP溶胀性能仍120 h。在预处理镁合金基体上制得的原漆涂层和添加纳米Si O2的涂层耐磨性较好,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.47和0.475,摩擦系数均低于0.4;在未预处理镁合金基体上制备的原漆涂层和在预处理镁合金基体上制备的添加微米Si O2的涂层耐磨性较差,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.665和0.673,摩擦系数均大于0.7。四种涂层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。结论 Si O2粉体的加入可以有效提高涂层的耐蚀性和铅笔硬度,同时不降低涂层的附着力和抗NMP溶胀性能。用硅烷对镁合金进行预处理,向电泳漆中添加硅烷处理的纳米Si O2,可有效提高阴极电泳涂层的耐磨性。     

改性水滑石的制备及对环氧富锌漆性能的影响

目的改善有机涂层和无机缓蚀剂相容性差的问题,实现缓蚀剂的可控释放,提高有机涂层的防护性能。方法用共沉淀方法将缓蚀剂钼酸根离子插入镁铝水滑石中,并用硅烷偶联剂KH560对其表面接枝改性来提高填料在富锌涂层中的分散性。结果 XRD、FTIR光谱分析结果表明,水滑石的层间距离增大,钼酸根成功装载进水滑石层中,在水滑石表面成功接枝硅烷偶联剂KH560。结论通过将该填料添加到环氧富锌漆中,发现涂层的附着力、柔韧性均没有发生明显的下降,表明填料在环氧富锌涂层中分散均匀,对涂层的力学性能影响较小。结合电化学阻抗谱技术对比研究添加填料与未添加填料的涂层浸泡在Na Cl溶液中的腐蚀行为,表明了该填料的添加可以提高富锌漆的耐腐蚀性能。     

快干型高固体分环氧防腐底漆的研究

目的研制高性能快干型高固体分环氧防腐底漆。方法将低黏度高活性环氧树脂和普通环氧树脂进行复配,得到可用于高固含涂料的树脂基料;通过分子结构优化设计,合成制备了以酚醛胺改性聚酰胺树脂为主体并结合柔性长链改性胺树脂复配的固化剂体系;利用复配的环氧树脂基料、自制的固化剂体系和无铬防锈颜料等组分研制了快干型高固体分环氧底漆。根据国家标准,进行了力学性能(包括柔韧性、耐冲击性和附着力)、耐环境性能(包括耐湿热、耐盐雾性能)和耐液体介质等涂层性能测试;通过考核涂层耐丁酮擦拭100次是否露底,来表征涂层的固化,采用FTIR手段,动态跟踪环氧固化过程。结果新研制的环氧涂料具有优良的力学性能和防腐性能,涂料的固含量73%,表干时间40 min,适用期8 h,耐盐雾和湿热均能达到5000 h,全面性能已达到国外现役先进材料水平,且工艺性能良好。结论以低黏度高活性环氧树脂为基体,采用酚醛与柔性长链二聚酸改性的聚酰胺固化剂,可制备高性能快干高固体分环氧防腐底漆,在飞机的防护底漆领域具有良好的应用前景。     

有机硅和环氧树脂复合改性聚氨酯涂料的研制

通过单因素实验和正交实验,以涂膜的拉伸强度为依据,确定了用有机硅和环氧树脂复合改性聚氨酯涂料时,制备聚氨酯预聚体的单体甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚二元醇(DL2000)的恰当配比,有机硅、环氧树脂和增塑剂的恰当添加量.以及恰当的反应时间和反应温度.对复合改性涂膜进行了红外光谱分析和热重分析,对比检测了未改性涂料,有机硅改性涂料、有机硅和环氧树脂复合改性涂料的各方面性能.结果表明,有机硅和环氧树脂复合改性的聚氨酯涂料各方面性能良好,涂膜具有较高的力学强度、良好的附着力、较低的吸水率、较好的热稳定性和耐酸碱性能.